JPH08199285A

JPH08199285A - 結晶配向性超硬合金およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08199285A
Application number: JP7028661A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kobayashi; 正樹小林; Satoshi Kinoshita; 聡木下
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1996-08-06
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JP3305527B2

Abstract

(57)【要約】【目的】板状晶ＷＣを多量に含有させて、かつその
板状晶ＷＣの結晶面を配向させることにより、高硬度，
高靭性かつ耐摩耗性，耐塑性変形性，耐衝撃性，耐熱衝
撃性および耐欠損性に優れる結晶配向性超硬合金、被覆
結晶配向性超硬合金およびその製造方法の提供である。【構成】Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅの中の１種以上を主成分と
する結合相３〜３０重量％と、残りが炭化タングステン
または炭化タングステンに５０重量％以下の立方晶系化
合物を含有する硬質相と不可避不純物とからなる多面体
形状の超硬合金であって、該多面体形状の１つの面をｐ
面とし、該ｐ面に対して垂直な面をｈ面とし、該ｐ面お
よび該ｈ面におけるＷＣ結晶の（００１）面および（１
０１）面でのＸ線回折法によるピ−ク強度をそれぞれｐ
（００１），ｐ（１０１），ｈ（００１）およびｈ（１
０１）と表わしたとき、ｐ（００１）／ｐ（１０１）＞
１．２×ｈ（００１）／ｈ（１０１）でなることを特徴
とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状晶ＷＣを晶出さ
せ、かつ板状晶ＷＣを特定方向に配向させることによ
り、硬さ，耐摩耗性，耐塑性変形性，靭性，耐衝撃性お
よび耐熱衝撃性を向上させて、しかも特定方向または特
定な面で、よりその効果を高めるようにした結晶配向性
超硬合金、被覆結晶配向性超硬合金およびその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に超硬合金は、炭化タングステンの
粒度，粒径または結合相の成分，含有量もしくは他の硬
質相としての立方晶系化合物の成分，含有量により、硬
さや耐摩耗性と強度，靭性，耐欠損性などの合金特性を
ある程度の範囲で調整することができることから、用途
に合せて合金特性を調整した多種類の超硬合金が実用さ
れている。これらの従来の超硬合金は、硬さを高めて耐
摩耗性を向上させると、靭性の低下および強度，耐欠損
性の劣化が生じ、逆に靭性，強度，耐欠損性を高める
と、硬さ，耐摩耗性が低下するという二律背反的傾向を
示し、１材質の超硬合金の用途範囲が非常に狭いという
問題がある。

【０００３】この問題を解決する１つの方向として、Ｗ
Ｃの結晶面による機械的特性の異方性に注目したもの、
具体的には、例えばＷＣ結晶の（００１）面が最高硬さ
を示し、（１００））面方向が最高弾性率を示すことか
ら、（００１）面方向に優先的に成長させて、（００
１）面の発達した三角板状または六角板状に代表される
板状晶ＷＣを含有させた超硬合金およびその製造方法に
ついての提案がある。この板状晶ＷＣ含有超硬合金およ
びその製造方法に関する代表的なものに、特公昭４７−
２３０４９号公報，特公昭４７−２３０５０号公報，特
開平２−４７２３９号公報，特開平１３８４３４号公
報，特開平２−２７４８２７号公報および特開平５−３
３９６５９号公報がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】板状晶ＷＣに関する先
行技術の内、特公昭４７−２３０４９号公報および特公
昭４７−２３０５０号公報には、板状晶ＷＣを成長させ
るための多孔性の凝集体でなるコロイド状炭化タングス
テン粉末とＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏまたはこれらの合金の粉末
からなる組成物を、型中で加熱焼結することにより、板
状晶ＷＣを形成させた超硬合金およびその製造方法につ
いて記載されている。これら両公報に記載されている超
硬合金およびその製造方法は、コロイド状炭化タングス
テン粉末を調整することが困難であること、これを用い
て超硬合金を作製する場合には、型の短寿命と低生産性
により製造コストが顕著に高くなること、製品形状が制
限されること、板状晶ＷＣの生成割合が少なく従来の超
硬合金に比べてそれほど大きな効果が得られないという
問題がある。

【０００５】また、特開平２−４７２３９号公報および
特開平２−１３８４３４号公報には、炭化タングステン
を過飽和に含有した（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃの固溶体を含
む組成物粉末を用いて、加熱焼結時に板状晶ＷＣを晶出
させた超硬合金およびその製造方法について記載されて
いる。これら両公報に記載されている超硬合金およびそ
の製造方法は、炭化タングステンを過飽和に含有した固
溶体を作製するのが非常に困難であること、超硬合金の
組成範囲が極端に制限されること、板状晶ＷＣの生成割
合が少なく従来の超硬合金に比べてそれほど大きな効果
が得られないという問題がある。

【０００６】さらに、特開平２−２７４８２７号公報に
は、使用済の超硬合金を酸化し、還元した後、炭化して
得られた組成物粉末をホットプレス焼結する異方性超硬
合金の製造方法について記載されている。同公報に記載
されている方法およびこの方法で得られる超硬合金は、
還元，炭化により生成した微細な炭化タングステンの粒
子成長作用を利用した方法およびそれにより得られた超
硬合金であるために、粒子径が制御し難いこと、製品形
状が制限されること、製造工程が複雑で製造コスト高、
すなわち製品コストが高くなること、板状晶ＷＣの生成
割合が少なく、その制御が困難であるという問題があ
る。

【０００７】その他、特開平５−３３９６５９号公報に
は、０．５μｍ以下のＷＣと、３〜４０重量％の立方晶
系化合物と、１〜２５重量％のＣｏおよび／またはＮｉ
からなる混合粉末を用いて、長時間粉砕により微細で、
かつ高歪量の炭化タンクステンとした後、１４５０℃以
上で焼結し、板状晶ＷＣを含有する超硬合金とする製造
方法が記載されている。同公報に記載されている製造方
法では、不純物量が多くなること、製造工程時間が長く
なること、得られる超硬合金には板状晶ＷＣの含有量が
少なく、その含有量の制御が困難であるという問題があ
る。

【０００８】本発明は、上述のような問題点を解決した
ものであり、具体的には、板状晶ＷＣを多量に含有させ
て、かつその板状晶ＷＣの結晶面を配向させることによ
り、高硬度，高靭性かつ耐摩耗性，耐塑性変形性，耐衝
撃性，耐熱衝撃性および耐欠損性に優れる結晶配向性超
硬合金、被覆結晶配向性超硬合金およびその製造方法の
提供を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、長年に亘
り、超硬合金の硬さ，耐塑性変形性および耐摩耗性を低
下させずに、強度，靭性，耐欠損性および耐衝撃性を向
上させるための検討を行っていた所、板状晶ＷＣを含有
した超硬合金にするとその目的が達成される傾向にある
こと、さらに板状晶ＷＣの結晶面の方位を揃えて配向さ
せると、それぞれの特性が一層向上するという知見を得
て、本発明を完成するに至ったものである。

【００１０】本発明の超硬合金は、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅの
中の１種以上を主成分とする結合相３〜３０重量％と、
残りが炭化タングステンの硬質相と不可避不純物とから
なる多面体形状の超硬合金であって、該多面体形状の１
つの面をｐ面とし、該ｐ面に対して垂直な面をｈ面と
し、該ｐ面および該ｈ面におけるＷＣ結晶の（００１）
面および（１０１）面でのＸ線回折法によるピ−ク強度
をそれぞれｐ（００１），ｐ（１０１），ｈ（００１）
およびｈ（１０１）と表わしたとき、ｐ（００１）／ｐ
（１０１）＞１．２×ｈ（００１）／ｈ（１０１）でな
ることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の超硬合金における結合相は、具体
的には、例えばＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ・Ｎｉ合金，Ｃ
ｏ・Ｆｅ合金，Ｎｉ・Ｆｅ合金，Ｃｏ・Ｎｉ・Ｆｅ合金
またはこれらにＣｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗの１種以上が固溶し
たＣｏ・Ｃｒ合金，Ｃｏ・Ｖ合金，Ｎｉ・Ｃｒ合金，Ｎ
ｉ・Ｖ合金，Ｎｉ・Ｍｏ合金，Ｃｏ・Ｎｉ・Ｃｒ合金，
Ｃｏ・Ｗ合金，Ｃｏ・Ｃｒ・Ｖ合金，Ｃｏ・Ｎｉ・Ｃｒ
・Ｖ合金を挙げることができる。この結合相は、超硬合
金全体に対して３重量％未満になると、相対的に硬質相
が９７重量％を超えて多くなること、硬質相中の板状晶
ＷＣの含有量が少なくなることから強度，靭性，耐衝撃
性，耐欠損性が低下すること、逆に超硬合金全体に対し
て３０重量％を超える結合相量になると、相対的に硬質
相が７０重量％未満となることから硬さ，耐摩耗性の低
下が顕著となるために、３〜３０重量％と定めたもので
ある。

【００１２】この結合相の他に存在するもう１つの主成
分である硬質相は、炭化タングステンのみからなる場
合、または炭化タングステンに周期律表の４ａ，５ａ，
６ａ族元素の炭化物，窒化物およびこれらの相互固溶体
の中の１種以上の立方晶系化合物を５０重量％以下混在
してなる場合があり、この内立方晶系化合物としては、
具体的には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，Ｎ
ｂＣ，ＴａＣ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＶＮ，Ｎｂ
Ｎ，ＴａＮ，ＣｒＮ，Ｔｉ（ＣＮ），Ｚｒ（ＣＮ），Ｖ
（ＣＮ），Ｔａ（ＣＮ），（ＴｉＺｒ）Ｃ，（ＴｉＺ
ｒ）Ｎ，（ＴｉＺｒ）（ＣＮ），（ＴｉＴａ）Ｃ，（Ｔ
ｉＴａ）Ｎ，（ＴｉＴａ）（ＣＮ），（ＴｉＷ）Ｃ，
（ＴｉＷ）Ｎ，（ＴｉＷ）（ＣＮ），（ＴｉＺｒＴａ）
Ｃ，（ＴｉＺｒＴａ）Ｎ，（ＴｉＺｒＴａ）（ＣＮ），
（ＴｉＴａＷ）Ｃ，（ＴｉＴａＷ）Ｎ，（ＴｉＴａＷ）
（ＣＮ），（ＴｉＴａＮｂＷ）Ｃ，（ＴｉＴａＮｂＷ）
Ｎ，（ＴｉＴａＮｂＷ）（ＣＮ）を挙げることができ
る。この立方晶系化合物は、硬質相全体に対して５０重
量％を超えて多くなると、超硬合金の強度，靭性が顕著
に低下するために、硬質相中の５０重量％以下と定めた
ものである。

【００１３】本発明の超硬合金は、上述の結合相と硬質
相とでなるものであるが、超硬合金を作製するために用
いる出発物質としての各種の粉末に微量混在している不
純物および超硬合金を作製するための各種の工程から微
量混入してくる不純物があり、これらの両不純物でなる
不可避不純物としては、具体的には、例えばＳｉ，Ａ
ｌ，Ｃａ，Ｍｎ，Ｍｇを挙げることができる。この超硬
合金は、炭化タングステンを結晶配向させるために多面
体形状に形成する必要があり、多面体形状としては、例
えば円錐形状の２面体，円柱形状の３面体，三角錐形
状，円筒形状の４面体，四角錐形状，三角柱形状の５面
体，四角柱形状の６面体，五角柱形状の７面体を挙げる
ことができる。

【００１４】本発明の超硬合金における多面体形状は、
円柱形状，円筒形状，三角柱形状，四角柱形状（立方
体，直方体），五角柱形状，六角柱形状に代表される場
合のように、特定な１つの面と、その面に対して垂直な
面を有する多面体形状であることが好ましく、特定な１
つの面をｐ面とし、このｐ面に対して垂直な面をｈ面と
したとき、ｐ面およびｈ面においてＸ線回折を行い、そ
のときに得られるＷＣ結晶の（００１）面および（１０
１）面のピ−ク強度をそれぞれｐ（００１），ｐ（１０
１），ｈ（００１），ｈ（１０１）と表わしたときに、
ｐ（００１）／ｐ（１０１）＞１．２×ｈ（００１）／
ｈ（１０１）でなるようにＷＣ結晶が配向されており、
このように配向されると、組織的にはアスペクト比が３
〜２０でなる板状晶ＷＣが相当多量に晶出しているもの
である。このときの板状晶ＷＣが炭化タングステン全体
に対して３０％以上であることが特に好ましいことであ
る。

【００１５】以上に詳述してきた本発明の超硬合金を基
体とし、この基体上に硬質被膜、具体的には、例えばＴ
ｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｃｒ₃
Ｃ₂，Ｍｏ₂Ｃ，ＷＣ，Ｗ₂Ｃ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈｆ
Ｎ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，ＣｒＮ，Ｔｉ（ＣＮ），Ｔ
ｉ（ＣＯ），Ｔｉ（ＮＯ），Ｔｉ（ＣＮＯ），（ＴｉＡ
ｌ）Ｎ，（ＴｉＡｌ）（ＮＣ），（ＴｉＡｌ）（Ｎ
Ｏ），（ＴｉＡｌ）（ＣＮＯ），Ａｌ₂Ｏ₃，ＡｌＮ，立
方晶窒化硼素（ＣＢＮ），ＣＢＮに近似した特性を有す
る硬質窒化硼素，ダイヤモンド，ダイヤモンドに近似し
た特性を有するダイヤモンド状カ−ボンの中の１種以上
の単層または多層でなる硬質被膜を挙げることができ
る。

【００１６】本発明の超硬合金は、従来の板状晶ＷＣ超
硬合金の製造方法を応用して、板状晶ＷＣを分離および
その板状晶ＷＣを配向させることにより得ることができ
るが、次の方法で作製すると簡易に得ることができるの
で好ましいことである。

【００１７】すなわち、本発明の超硬合金の製造方法
は、Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅおよびＣｏ前駆体物質，Ｎｉ前駆
体物質，Ｆｅ前駆体物質の中の１種以上を主成分とする
結合相形成物質と、炭素，黒鉛および炭素前駆体物質の
中の１種以上の炭素源物質と、ＷまたはＷと周期律表の
４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，酸化物およ
びこれらの相互固溶体の中の１種以上の高融点物質でな
る硬質相形成物質とからなる出発物質を用いて、該出発
物質を混合粉砕して混合粉末とする混合工程と、該混合
粉末を成形して粉末成形体とする成形工程と、該粉末成
形体を非酸化性雰囲気中で加熱焼結する焼結工程を経て
超硬合金を製造する方法であって、該出発物質中に存在
するＷが機械的に扁平状に変形してあることを特徴とす
る方法である。

【００１８】本発明の製造方法における出発物質は、具
体的には、例えば結合相形成物質としては、Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｏ・Ｎｉ合金，Ｃｏ・Ｃｒ合金，Ｎｉ・Ｃｒ合
金，Ｎｉ・Ｆｅ合金，Ｃｏ・Ｎｉ・Ｃｒ合金，Ｃｏ・Ｖ
・Ｃｒ合金，Ｃｏ・Ｖ合金，およびＣｏＯ，Ｃｏ₃Ｏ₄，
ＣｏＣＯ₃，Ｃｏ（ＣＯＯ）₂，Ｃｏ（Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂）₂、Ｎ
ｉＯ，Ｎｉ（ＮＯ₃）₂、ＦｅＯ，Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｆｅ₃Ｏ₄の
前駆体物質を、炭素源物質としてはカ−ボン，グラファ
イト，樹脂，石油ピッチ，コ−クス，木炭を、硬質相形
成物質としてはＷまたはＷにＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，
ＶＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｃｒ₃Ｃ₂，Ｍｏ₂Ｃ，ＷＣ，Ｔ
ｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，Ｃｒ
Ｎ，ＴｉＯ₂，ＺｒＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅，Ｃｒ₂Ｏ₃，ＷＯ₃，
Ｔｉ（ＣＮ），Ｔｉ（ＣＯ），Ｔｉ（ＮＯ），Ｔｉ（Ｃ
ＮＯ），（ＴｉＷ）Ｃ，（ＴｉＴａＷ）Ｃ，（ＴｉＷ）
（ＣＯ），（ＴｉＴａＷ）（ＣＮＯ）でなる高融点物質
の１種以上を５０重量％以下含有している場合を挙げる
ことができる。

【００１９】これらの出発物質を選定して、出発物質を
所定の配合組成に秤量した後、混合粉砕して混合粉末と
する混合工程は、例えばボ−ルミル，アトライタ−，ロ
−ラ−ミル，スタンプミル，振動ミルにより混合粉砕す
ればよく、混合粉末を粉末成形体とする成形工程は、遠
心成形，鋳込み成形，金型成形，押出し成形，射出成
形，リキッド加圧成形，ロ−ル成形にするか、または黒
鉛型で直接焼結する前段状態とすればよく、粉末成形体
を加熱焼結する焼結工程は、真空，窒素ガス，水素ガ
ス，不活性ガスに代表される雰囲気中で１２００〜１６
００℃に加熱焼結するものである。

【００２０】この出発物質として用いる機械的に扁平状
に変形させたＷとは、例えばスタンプミルでもってＷ粉
末を鱗片状にしたもの，または上述の混合工程において
Ｗ粉末を特に粉砕したものでなり、扁平な面の平均径が
１〜１０μｍのＷ金属粉末でなることが特に好ましく、
また炭素源物質が２〜２０μｍのグラファイト粉末でな
ることが特に好ましく、結合相形成物質が３μｍ以下の
金属粉末でなることが特に好ましいことである。

【００２１】本発明の製造方法において、炭化タングス
テン、特に板状晶ＷＣを配向する方法は、機械的に扁平
状に変形させたＷを含有した混合粉末に一定方向の圧力
を付加することにより配向することができるものであ
り、具体的には、扁平状Ｗを含有した混合粉末に一定方
向から加圧し、焼結すると、加圧面に平行に板状晶ＷＣ
が揃った状態の超硬合金となるものである。特に、焼結
工程において、混合粉末中に混在している扁平状Ｗと結
合相形成物質と炭素源物質により、例えばＣｏ₃Ｗ
₉Ｃ₄，Ｃｏ₃Ｗ₃Ｃ，Ｎｉ₂Ｗ₄Ｃ，Ｃｏ₂Ｗ₄Ｃ，（ＣｏＣ
ｒ）₃Ｗ₉Ｃ₄，（ＣｏＮｉ）₃Ｗ₃Ｃ，（ＮｉＣｒ）₂Ｗ₄
Ｃで表わされる複合固溶体炭化物を形成させておいてか
ら、実質上の焼結温度条件とすることが好ましいことで
ある。

【００２２】また、本発明の被覆結晶配向性超硬合金
は、上述の方法で得た結晶配向性超硬合金を基体とし、
この基体の表面を従来から行われている研磨，洗浄など
の前処理を施した後、化学蒸着法，物理蒸着法，プラズ
マ化学蒸着法などにより、基体上に硬質被膜を被覆する
ことにより得ることができる。

【００２３】

【作用】本発明の超硬合金は、超硬合金に含有するＷＣ
結晶、特に板状晶ＷＣが特定な面に配向されていること
により、板状晶ＷＣがその面における硬さ，靭性，強度
を顕著に高める作用をしている。また、本発明の製造方
法は、成形工程が扁平状Ｗを加圧面に平行に配向する作
用をし、焼結工程が扁平状Ｗを複合固溶体炭化物とする
作用とこの複合固溶体炭化物から板状晶ＷＣの晶出の促
進作用をしているものである。

【００２４】

【実施例１】市販されている平均粒径が３．５μｍのＷ
（表中、Ｗ／Ｌと記す），１．６μｍのＷ（表中、Ｗ／
Ｍと記す），３．５μｍのＷをステンレス製ポットにア
セトン溶媒と超硬合金製ボ−ルと共に挿入して２４時間
混合粉砕して得た１．５μｍのＷ（表中、Ｗ／Ｆと記
す），４．５μｍのＷＣ（表中、ＷＣ／Ｌと記す），
２．３μｍのＷＣ（表中、ＷＣ／Ｍと記す），６μｍの
グラファイト（表中、Ｇと記す），１．２μｍのＣｏ
（表中、Ｃｏ／Ｍと記す），０．１０μｍのＣｏ（表
中、Ｃｏ／Ｆと記す），０．１２μｍのＮｉ，１〜２μ
ｍのＣｒ₃Ｃ₂，ＴａＣ，（ＷＴｉＴａ）Ｃ固溶体（重量
比でＷＣ／ＴｉＣ／ＴａＣ＝５０／２０／３０，表中、
ＷＴＴと記す）の各粉末を用いて、表１に示す配合組成
に秤量し、ステンレス製ポットにアセトン溶媒と超硬合
金製ボ−ルと共に挿入し、４８時間混合粉砕後、乾燥し
て混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、ＪＩＳ−Ｂ
４１２０に記載のＳＮＧＮ１２０４０８形状用の金型で
もって２ｔｏｎ／ｃｍ² に加圧し、１６×１６×６．
２ｍｍの粉末成形体を得た。次いで、アルミナとカ−ボ
ンの繊維からなるシ−ト上に粉末成形体を設置し、雰囲
気圧力１０Ｐａの真空中で加熱焼結し、表１に併記する
温度に１時間保持することにより、本発明品１〜７およ
び比較品１〜１０の超硬合金を得た。こうして得た本発
明品と比較品の合金組成を表２に示した。（但し、表２
に記載の炭化物は、炭化タングステン（ＷＣ）と、他の
炭化物に１部のＷＣを含有した複合固溶体になっている
ものである）本発明品１〜７および比較品１〜１０のそれぞれの試料
を＃２３０のダイヤモンド砥石で湿式研削加工し、さら
に試料の上下面（表中、ｐ面と記す）および側面（表
中、ｈ面と記す）の各１面を１μｍのダイヤモンドペ−
ストでラップ加工した。なお、各試料のｐ面が加圧面に
平行な面であり、ｈ面が加圧方向（ｐ面に対して）に垂
直な面である。これらの各試料のｐ面とｈ面について、
Ｘ線回折によるＷＣ結晶の（１０１）面に対する（００
１）面のピ−ク強度比を求めて、その結果を表３に示し
た。また、各試料のｐ面とｈ面について、荷重：１９６
Ｎでのビッカ−ス硬さと破壊靭性値：Ｋ１Ｃ（ＩＭ法）
を測定して、その結果を表３に併記した。さらに、各試
料のｐ面とｈ面について、電子顕微鏡写真の画像処理に
よるＷＣの平均粒子径とその最大径と最小径との比が
３．０以上である板状晶ＷＣのＷＣ全体に対する体積割
合を求めて、その結果を表４に示した。

【００２５】次に、本発明品１，２および比較品１，２
を用いて、被削材：ＦＣ３５０，切削速度：１００ｍ／
ｍｉｎ，切込み：１．５ｍｍ，送り：０．３ｍｍ，チッ
プ形状：ＳＮＧＮ１２０４０８，の条件で乾式旋削試験
を行い、平均逃げ面摩耗幅が０．３５ｍｍとなるまでの
寿命時間を求めた結果、本発明品１：３０ｍｉｎ，本発
明品２：３５ｍｉｎ，比較品１：１５ｍｉｎ，比較品
２：１３ｍｉｎであった。

【００２６】

【実施例２】実施例１で得た本発明品５，６および比較
品５，６を用いて、それぞれの試料に−３０°×０．１
５ｍｍのプリホ−ニングを施した後、化学蒸着装置でも
って、各試料の表面に１．０μｍ厚さのＴｉＮ被膜と
５．０μｍ厚さのＴｉ（ＣＮ）被膜と２．０μｍ厚さの
ＴｉＣ被膜と２．０μｍ厚さのＡｌ₂Ｏ₃被膜と１．０μ
ｍのＴｉＮ被膜を順次被覆して、それぞれを本発明品
８，９および比較品１１，１２とした。

【００２７】こうして得た本発明品８，９および比較品
１１，１２を用いて、被削材：Ｓ４８Ｃ（４本溝入
り），切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ，切込み：２．０ｍ
ｍ，の条件で乾式断続旋削試験を行い、切れ刃のチッピ
ング，刃先の破損または平均逃げ面摩耗幅が０．３５ｍ
ｍとなるまでの寿命時間を求めた結果、本発明品８：３
９ｍｉｎ（正常摩耗），本発明品９：３１ｍｉｎ（正常
摩耗），比較品１１：１３ｍｉｎ（チッピング），比較
品１２：１５ｍｉｎ（塑性変形による異常摩耗）であっ
た。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】

【発明の効果】本発明の超硬合金は、従来の超硬合金に
比較して（００１）面の成長した板状晶ＷＣを多量に含
有し、かつ多面体の特定面で板状晶ＷＣが配向されてお
り、その結果硬さおよび破壊靭性値が顕著に高く、耐摩
耗性および耐欠損性が顕著に優れており、長寿命になる
という効果がある。また、本発明の製造方法は、従来の
製造方法に比較して多量の板状晶ＷＣを晶出させ得るこ
と、およびその板状晶ＷＣを特定面で配向させ得るとい
う効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅの中の１種以上を主成
分とする結合相３〜３０重量％と、残りが炭化タングス
テンの硬質相と不可避不純物とからなる多面体形状の超
硬合金において、該多面体形状の１つの面をｐ面とし、
該ｐ面に対して垂直な面をｈ面とし、該ｐ面および該ｈ
面におけるＷＣ結晶の（００１）面および（１０１）面
でのＸ線回折法によるピ−ク強度をそれぞれｐ（００
１），ｐ（１０１），ｈ（００１）およびｈ（１０１）
と表わしたとき、ｐ（００１）／ｐ（１０１）＞１．２
×ｈ（００１）／ｈ（１０１）でなることを特徴とする
結晶配向性超硬合金。
【請求項２】Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅの中の１種以上を主成
分とする結合相３〜３０重量％と、残りが炭化タングス
テンに周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒
化物およびこれらの相互固溶体の中の１種以上の立方晶
系化合物を５０重量％以下混在してなる硬質相と不可避
不純物とからなる多面体形状の超硬合金において、該多
面体形状の１つの面をｐ面とし、該ｐ面に対して垂直な
面をｈ面とし、該ｐ面および該ｈ面におけるＷＣ結晶の
（００１）面および（１０１）面でのＸ線回折法による
ピ−ク強度をそれぞれｐ（００１），ｐ（１０１），ｈ
（００１）およびｈ（１０１）と表わしたとき、ｐ（０
０１）／ｐ（１０１）＞１．２×ｈ（００１）／ｈ（１
０１）でなることを特徴とする結晶配向性超硬合金。
【請求項３】上記立方晶系化合物は、上記硬質相に対
して３０重量％以下でなることを特徴とする請求項２記
載の結晶配向性超硬合金。
【請求項４】上記超硬合金は、該超硬合金の断面組織
における炭化タングステンのアスペクト比が３〜２０で
なる板状晶ＷＣを含有し、該板状晶ＷＣが炭化タングス
テン全体の３０％以上であることを特徴とする請求項
１，２または３記載の結晶配向性超硬合金。
【請求項５】上記請求項１，２，３または４に記載の
結晶配向性超硬合金を基体とし、該基体上に周期律表の
４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭酸化物，
窒酸化物、Ａｌの酸化物，窒化物およびこれらの相互固
溶体、立方晶窒化硼素，硬質窒化硼素，ダイヤモンド，
ダイヤモンド状カ−ボンの中の１種以上でなる単層また
は多層の硬質被膜が被覆されたことを特徴とする被覆結
晶配向性超硬合金。
【請求項６】Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅおよびＣｏ前駆体物
質，Ｎｉ前駆体物質，Ｆｅ前駆体物質の中の１種以上を
主成分とする結合相形成物質と、炭素，黒鉛および炭素
前駆体物質の中の１種以上の炭素源物質と、ＷまたはＷ
と周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化
物，酸化物およびこれらの相互固溶体の中の１種以上の
高融点物質でなる硬質相形成物質とからなる出発物質を
用いて、該出発物質を混合粉砕して混合粉末とする混合
工程と、該混合粉末を成形して粉末成形体とする成形工
程と、該粉末成形体を非酸化性雰囲気中で加熱焼結する
焼結工程を経て超硬合金を製造する方法であって、該出
発物質中に存在するＷが機械的に扁平状に変形してある
ことを特徴とする結晶配向性超硬合金の製造方法。
【請求項７】上記扁平状のＷは、扁平な面の平均径が
１〜１０μｍの金属粉末でなり、上記炭素源物質は、平
均径が２〜２０μｍの黒鉛（グラファイト）粉末でな
り、上記結合相形成物質は、３μｍ以下の金属粉末でな
ることを特徴とする請求項６記載の結晶配向性超硬合金
の製造方法。
【請求項８】上記超硬合金は、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅの中
の１種以上を主成分とする結合相３〜３０重量％と、残
りが炭化タングステンの硬質相と不可避不純物とからな
る多面体形状でなり、、該多面体形状の１つの面をｐ面
とし、該ｐ面に対して垂直な面をｈ面とし、該ｐ面およ
び該ｈ面におけるＷＣ結晶の（００１）面および（１０
１）面でのＸ線回折法によるピ−ク強度をそれぞれｐ
（００１），ｐ（１０１），ｈ（００１）およびｈ（１
０１）と表わしたとき、ｐ（００１）／ｐ（１０１）＞
１．２×ｈ（００１）／ｈ（１０１）でなることを特徴
とする請求項６または７記載の結晶配向性超硬合金の製
造方法。
【請求項９】上記超硬合金は、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅの中
の１種以上を主成分とする結合相３〜３０重量％と、残
りが炭化タングステンに周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族
元素の炭化物，窒化物およびこれらの相互固溶体の中の
１種以上の立方晶系化合物を５０重量％以下混在してな
る硬質相と不可避不純物とからなる多面体形状でなり、
該多面体形状の１つの面をｐ面とし、該ｐ面に対して垂
直な面をｈ面とし、該ｐ面および該ｈ面におけるＷＣ結
晶の（００１）面および（１０１）面でのＸ線回折法に
よるピ−ク強度をそれぞれｐ（００１），ｐ（１０
１），ｈ（００１）およびｈ（１０１）と表わしたと
き、ｐ（００１）／ｐ（１０１）＞１．２×ｈ（００
１）／ｈ（１０１）でなることを特徴とする請求項６ま
たは７記載の結晶配向性超硬合金の製造方法。